小身材大能量：探索 MAX1678 升壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器

作為電子工程師，在設(shè)計電池供電設(shè)備時，選擇合適的升壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天就來深入探討一款高效、低噪聲的升壓芯片——MAX1678。

文件下載：MAX1678.pdf

產(chǎn)品概況：低電壓的高效解決方案

MAX1678 專為由 1 至 3 節(jié)堿性、鎳氫、鎳鎘電池或 1 節(jié)鋰電池供電的設(shè)備而設(shè)計。它具有 0.87V 的低啟動電壓，這意味著即使電池電量較低，也能順利啟動設(shè)備。其靜態(tài)電源電流僅 37μA，能有效降低功耗，延長電池續(xù)航時間。該芯片采用超小型、高度僅 1.1mm 的 μMAX 封裝，在節(jié)省電路板空間方面表現(xiàn)出色。

特性亮點：高效與多功能并存

高效轉(zhuǎn)換

MAX1678 最高效率可達 90%，對于負載電流高達 50mA 的應(yīng)用來說，能顯著減少能量損耗。例如在一些低功耗的傳感器設(shè)備中，高效的轉(zhuǎn)換效率可以讓電池的使用時間大幅延長。

內(nèi)置同步整流器

芯片內(nèi)置同步整流器，無需外部二極管，簡化了電路設(shè)計，同時也提高了轉(zhuǎn)換效率。

雙模式輸出

它支持固定 3.3V 輸出和 2V 至 5.5V 可調(diào)輸出兩種模式，能滿足不同應(yīng)用場景的需求。比如在一些對電壓精度要求較高的設(shè)備中，可以通過調(diào)節(jié)輸出電壓來實現(xiàn)精準供電。

其他特性

還具備獨立的欠壓比較器（PFI/PFO）和邏輯控制的 2μA 關(guān)斷模式，能在不同工作狀態(tài)下靈活控制功耗。

應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛覆蓋多種設(shè)備

MAX1678 的應(yīng)用范圍十分廣泛，包括尋呼機、遙控器、指點設(shè)備、個人醫(yī)療監(jiān)測器以及單節(jié)電池供電的設(shè)備等。在這些設(shè)備中，它的低噪聲和高轉(zhuǎn)換效率能為設(shè)備的穩(wěn)定運行提供有力保障。

電氣特性：性能參數(shù)解析

電壓參數(shù)

最小工作輸入電壓典型值為 0.7V，最大工作輸入電壓為 5.5V。啟動電壓在特定條件下為 0.87V，且啟動電壓的溫度系數(shù)為 -2mV/°C。輸出電壓在固定模式下為 3.16 - 3.44V（典型值 3.3V），可調(diào)模式下范圍為 2.0 - 5.5V。

電阻與電流參數(shù)

N 通道導(dǎo)通電阻在輸出電壓為 3.3V 時典型值為 1Ω，P 通道導(dǎo)通電阻為 1.5 - 2.2Ω。最大峰值 LX 電流為 550mA，靜態(tài)電流和關(guān)斷電流都非常小，能有效降低功耗。

工作原理：獨特控制方案實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)換

MAX1678 采用專有的恒定峰值電流控制方案，將傳統(tǒng)脈沖跳躍 PFM 轉(zhuǎn)換器的超低靜態(tài)電流與高負載效率相結(jié)合。當誤差比較器檢測到輸出電壓過低時，會開啟內(nèi)部 N 通道 MOSFET 開關(guān)，電流在電感中上升，存儲能量。MOSFET 關(guān)斷時，電感磁場坍塌，電流通過同步整流器流向輸出濾波電容和負載。其理想導(dǎo)通時間與輸入電壓成反比：(t{ON}=frac{K}{V{B A T}}) ，其中 K 典型值為 8V - μs。

設(shè)計要點：元件選擇與布局考量

輸出電壓選擇

可通過連接 FB 引腳來選擇固定 3.3V 輸出或 2V 至 5.5V 的可調(diào)輸出。連接 FB 到地為固定輸出，連接到電阻分壓器則為可調(diào)輸出。

電感選擇

在大多數(shù)低功率應(yīng)用中，47μH 的電感能讓 MAX1678 表現(xiàn)出色。電感值與輸出電流和紋波密切相關(guān)，低電感值可提供更高輸出電流，但會增加紋波和降低效率；高電感值則相反。電感的飽和電流額定值必須超過 MAX1678 定時算法設(shè)定的最壞情況峰值電流限制，同時為了獲得最佳效率，電感的串聯(lián)電阻應(yīng)小于 150mV/IPEAK。

電容選擇

輸入和輸出電容的選擇要能滿足輸入和輸出峰值電流，并將電壓紋波控制在可接受范圍內(nèi)。電容的 ESR 是輸出紋波的主要貢獻因素，建議使用低 ESR 的電容，如陶瓷電容、低 ESR 鉭電容等。

噪聲與紋波抑制

為了最小化 EMI 和輸出電壓紋波，需要將 DC - DC 轉(zhuǎn)換器和數(shù)字電路與敏感的 RF 和模擬輸入級放置在 PCB 的對角位置；使用閉芯電感；選擇滿足負載要求的最大電感值；使用低 ESR 輸入和輸出濾波電容，并遵循合理的電路板布局和接地規(guī)則。

總結(jié)

MAX1678 以其高效、低噪聲、小封裝等特點，為電池供電設(shè)備的設(shè)計提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，只要我們根據(jù)具體需求合理選擇元件，并注意電路板布局和接地，就能充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，設(shè)計出穩(wěn)定、高效的電源電路。你在使用類似升壓芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。